2011年绍兴文理学院校大学生电子设计竞赛
数字集成电路测试仪
参赛组别 小组成员
2011年6月5日
2011年绍兴文理学院校大学生电子设计竞赛
目录
一、任务 ............................................................................................ 2 二、方案设计与论证比较 ................................................................ 2 2.1显示模块 ............................................................................... 2 2.2输入模块 ............................................................................... 3 2.3电源模块 ............................................................................... 3 2.4继电器模块 ........................................................................... 3 三、芯片检测的基本原理 ................................................................ 3 四、系统的整体设计 ........................................................................ 3 五、系统功能测试及结果 ................................................................ 4 5.1测试方法 ............................................................................... 4 5.2测试结果 ............................................................................... 4 六、设计过程总结与体会 ................................................................ 4 参考文献 ............................................................................................ 5 附件一 系统电路图： ...................................................................... 5 附件二 实物照片： .......................................................................... 6 附件三： ............................................................................................ 7
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2011年绍兴文理学院校大学生电子设计竞赛
摘要：
在当今社会中，电子技术发展迅速，数字集成电路的应用广泛，而74系列逻辑芯片在数字电路中又有着非常广泛的应用，因而数字电路设计中必须要求所用的数字电路芯片逻辑功能完整，但在数字电路芯片测试中又有很多不便，实际测试较繁琐。针对上述需要，我们针对常用的74系列逻辑芯片设计了一种数字电路芯片测试仪，用来检测常用74系列芯片的型号和逻辑功能的好坏，从而给数字电路的设计、制作带来方便。
关键词：74系列逻辑芯片 AT89C52 自动识别型号
一、任务
设计一套数字集成电路测试装置，能够实现对指定几种14脚常见的74系列数字电路测试。芯片有74LS00、74LS04、74LS20、74LS74、74LS86、74LS92。
基本要求：
1.设计数字集成电路测试仪器硬件：包含自制电源、MCU控制电路、键盘、显示器等。 2.能够对指定的74系列门电路芯片进行功能测试（完好/损坏）。74LS00、74LS04、74LS20、74LS86。
发挥部分：
1.能够自动识别指定的几种74系列门电路的型号：74LS00、74LS04、74LS20、74LS86。 2.能够自动识别指定的74系列触发器、计数器电路的型号。74LS86、74LS92。
二、方案设计与论证比较
2.1显示模块
显示模块主要实现对芯片检测结果的显示，包括芯片型号及芯片功能是否完好，同时也要给用户提供必要的提示信息，提高系统界面的友好性。 2.1.1方案一 采用数码管显示
由于所有芯片均为74系列，因而只显示最后两位编号即可实现对芯片型号的显示，但由于数码管显示效果较差并且动态扫描时会占用很多CPU时间，因而舍弃该方案。 2.1.2 方案二 采用点阵显示
采用有二极管构成的16×16点阵，通过主控单元的控制可以实现汉字及英文字符的显示，可以显示芯片型号以及芯片功能完整性，采用点阵显示的优点是显示内容可以随意控制，显示内容丰富。但点阵显示也存在占用I/O口较多并且会占用大量CPU时间的缺点，另外,在使用点阵显示是还要存储大量的字模信息,而由于本系统需要扫描大量的逻辑芯片,为节约成本又未扩展程序存储区,因而考虑到所用主控单元I/O口资源有限和对程序存储区容量的限制，舍弃该方案。
2.1.3 方案三采用1602模块显示
1602液晶为字符型液晶，可以显示16×2共32个字符，不仅可以显示芯片型号及判断结果，并且
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还可以在程序运行过程中为用户提供必要的提示信息，提高了系统的交互性，并且1602液晶占用CPU时间较少，虽然显示能力较弱，仅能显示英文字符，但基本能满足设计的要求，因而本设计采用1602液晶作为显示输出设备。
2.2输入模块
采用独立按键的优点是控制程序和硬件电路都很简单，缺点是如果每个按键都要占用一个I/O口，当按键较多时占用I/O口较多。但考虑到本次设计只需要三个按键：完好/损坏键、确认键、自动识别键。因此在实际的测试中分别对应P3.0\\P3.1\\P3.2通过按键查询就可以简单的起到控制输入的目的。
2.3电源模块
本设计电路模拟部分较少，电源主要用于驱动单片机、液晶以及待检测的74逻辑芯片，由于都是数字电路，对于电源的要求较低，故采用比较简单的基于LM7805芯片的电源，电源的输出为5V刚好满足电路各部分的供电要求。
2.4继电器模块
由于74LS92芯片的引脚中5脚为电源，10脚为地，而74LS00、74LS04、74LS20、74LS74、74LS86芯片的引脚都是14脚为电源，7脚为地。因此在实际的测试过程中，我们需要对电源实现正确的切换，设计思路是：默认芯片测试引脚中是14脚为电源，7脚为地，用户按下自动识别的按键后，程序依次扫描前五个，扫到一个后就退出扫描程序后返回扫描结果，如果没扫到单片机通过P3.6脚控制继电器实现换挡后，使芯片测试引脚中5脚为电源，10脚为地。再继续
执行扫描任务确定这特殊的74LS86。由于是实现5V控制，我们选择ATQ209双刀开关。
三、芯片检测的基本原理
对于逻辑芯片的检测，我们主要实现检测芯片逻辑功能好坏亦或是确定芯片的型号，由于主控单元采用STC89c52单片机，其I/O与TTL电平完全兼容，因而直接由单片机对芯片插座的引脚进行扫描，由于是固定的14脚芯片，为了编程方便，使芯片测试引脚1~7分别为P1.0~P1.6，引脚14~8分别为P2.0~P2.6。实现了通过单片机输出端口模拟芯片的各种输入状态，并通过单片机读回芯片的输出结果，通过与芯片真值表的比较即可判断芯片逻辑功能的好坏的目的。在进行芯片扫描时，必须先将芯片的输出引脚I/O置为高电平，然后对芯片的输入引脚进行各种状态的扫描，通过单片机读回芯片的输出，再依据芯片的真值表对其输出进相比较，不一致则说明芯片的逻辑功能发生错误，断定芯片为坏的，若芯片的输出与真值表完全相符，则说明芯片的逻辑功能正确，可以判断为好芯片。 然后再依据所检测的结果，通过单片机对芯片的逻辑功能加以详细测试，并对结果加以显示。在自动识别的时候，为了提高准确度，我们编写了程序，采用对同一端口两次输入再两次读回其状态的比较方法，来对芯片好坏进行准确测试，继而返回正确的芯片型号。
四、系统的整体设计
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系统流程图
五、系统功能测试及结果
5.1测试方法
对每一种芯片我们设计了唯一的输入状态并读回P1\\P2口的数据与真值表比较，如果有查到一个表符合要求就记录返回值后显示。在测试的整个过程中，实现了对芯片完好/损坏功能的测试，用户按完好/损坏键并按确认键后可以看到测试显示结果为“OK,GOOD CHIP!”或者“SORRY,BAD CHIP!”。当然如果用户不知道芯片是何种型号，就可以按自动识别键自动识别上述74系列门电路的型号，T返回结果为“This is:74××.”。用户操作的过程和显示的结果实时动态显示在液晶显示器中，以告知用户测试结果。
5.2测试结果
对于74LS00/04/20/86芯片进行实物测试，可以自动识别芯片型号及其好坏情况，测试结果满足要求。对74LS74/92芯片进行实物测试，可以自动识别其芯片型号。通过模拟芯片错误，均可完成正确测试。
六、设计过程总结与体会
通过这次电子设计竞赛，我们小组成员齐心协力，自己动手设计制作完成了一个数字集成电路测试仪。这期间我们虽然也遇到了不少的困惑，但通过老师的指导和自己的思考，这些问题一一得到解决，这次竞赛中学到了很多解决实际问题的方法，而且动手能力又得到了很大的提升。
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